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吸收式制冷作为一种成熟的制冷技术,具有可利用废热、性能系数高、工质对无污染的优点。船舶余热资源丰富,如果能将陆地技术成果船用化,对节能、环保无疑将具有重大意义。
从量化的角度探讨了吸收式制冷用于空调系统的可行性,对空调系统做出了初步设计,并进行了技术、经济性分析;针对船用过程中的技术问题,搜集了相关的研究成果,为进一步研究提供参考。
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同国内船舶企业发展路线相似的是我国的船舶余热吸收式制冷行业仍然走的是借鉴国外先进技术并进行效仿的发展路程,这虽然使我国空调企业的发展规模有所扩大并有所发展,但毫无疑问的是它的发展仍处在“拿来主义”、“照猫画虎”的圈子里。目前,由于从国外引进的技术不是现今使用的先进的技术,相反而是一些国外已经摒弃的、过时的技术,从而造成目前国内的许多空调产品仍然陷在劳动密集型的模式中,在综合实力上也无法与国外的产品相媲美,而是处于国际分工的低端。由此可见,同国外先进的船舶余热吸收式制冷技术以及产品相比,我国的就显得有些低劣了。
虽然同国外相比,我国的船舶余热吸收式制冷技术起步晚,发展的有些缓慢,事实上,近些年来,我国在这方面的研究一直在进行着,并且已经取得了一定的进步。如:有关热声船舶余热吸收式制冷技术的研究,华中科技大学已经有十多年的历史,所取得的成就是成为目前国家有关这方面研究第一个获得自然科学资金资助的单位,并作为国内热声制冷研究中心而被人所熟知。除此之外,天津大学也在国家自然科学基金等的资助下进行CO2跨临界循环的研究。由此可见,我国在船舶余热吸收式制冷技术方面的发展还有很长的路程需要走,但是相关人士需要知道的是目前,我国面临的主要问题已不是如何发展船舶余热吸收式制冷技术,而是如何实现其产业化的问题。
制冷剂作为船舶余热吸收式制冷技术的核心研究对象,其研究、发展状况的好坏直接影响着国内的船舶余热吸收式制冷技术的发展。目前,我国将制冷剂的发展历程主要分为从自然物质到人工合成的物质、再回归到自然物质两个阶段。早期属于天然物质的制冷剂(乙醚、氨、CO2)等虽然在自然界中容易获得和制取,但是由于受到科技水平、经济条件等的限制致使制冷设备庞大、效率较低等因素逐渐被氟利昂制冷剂所代替,它的主要特点就是热力性能较好,这就是所谓的制冷剂发展的第一阶段,但是由于氟利昂这种人工合成物质对臭氧层造成了极大地破坏,这种问题无论是对人的身体健康和环境均是不利的,由此可见,氟利昂制冷剂被其他制冷剂所代替已是不可改变的事实。自此,国内外纷纷研究代替氟利昂的制冷剂,经过长期的研究总结,目前,在众多的天然制冷剂中氨、丙烷与其他烃的混合物及CO2船舶余热吸收式制冷技术以其自身的优势最有可能成为代替氟利昂制冷剂的自然物质。
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我国船舶业发展迅速,船舶主机功率大,排气中存在较多未被利用的能量,吸收船舶余热是船舶发动机节能减排的关键。此外,船舶上所配备的制冷设备存在着能源消耗的需求,吸收船舶的废气能量并用于制冷系统,则可以解决船舶制冷和物品冷藏的能量消耗问题。
本次设计的船舶用吸收式制冷空调系统,包括吸收式制冷机组、余热吸收回路及海水回路。当空调供冷时,以船舶主辅机缸套冷却水作为吸收式制冷机组中发生腔的热源,以海水作为该回路中吸收腔和冷凝腔的冷源;冬季供热时,直接利用缸套冷却水作为热源实现供热。
本课题将设计一种船用吸收式制冷系统替代船舶上传统的压缩式制冷系统,不仅有效降低船舶空调系统对船舶电力的消耗,同时充分利用了船舶的余热和废热,使热效率增加20%左右,大大地提高了船舶整体的能源利用效率。
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